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在信息化社会进程中,伴着网络科技高速发展,信息可以被多种方式表达,如文本、数据、音频、图像、视频和字符等,其中数字图像和视频是生活中的一种主流信息载体,广泛应用到军事、外交、卫星通信及日常生活中。信息的安全不但关乎到个人隐私、企业利益和金融安全,更与国家安全相对接。保护信息的安全是这个时代的迫切需求。在非线性动力学与混沌理论的迅速发展的情形下,将混沌加密部分应用到多媒体数据成为了新的研究热点。针对目前数字图像的发展现状,对数字图像加密进行了研究和应用。在混沌理论及DNA编码的基础知识上,文章分析了数字图像领域的加密技术,研究了DNA编码及超混沌的加密算法和最优解序列及分数阶Fourier变换的双混沌加密,这二者均应用于数字图像加密并实现加密过程。主要研究工作如下:(1)设计了一种DNA编码理论和超混沌的彩色数字图像加密方案。经过图像分层后进行DNA编码操作,利用超混沌序列的随机性,对基础的DNA编码规则和DNA操作类型进行动态决定,编码后的数字矩阵经分块处理后,利用超混沌产生自然DNA矩阵并动态选择DNA矩阵加法操作,这种性质提高了混沌加密过程中的随机性和复杂度,经过多轮加密也充分利用了有限的编码种类及操作类型。(2)设计了一种最优解及Fourier变换的双混沌加密方案。该方案首先经过离散余弦变换操作,再采用改进的Henon映射与分数阶Fourier变换得到优化算法,综合Logistic混沌,选取明文图像像素求解最优解序列,按照最优解序列的排序,进行多次加密,得到最终的密文图像。仿真实验结果表明,改进的最优解算法达到了比较好的加密效果,不仅敏感性强,密钥空间大,而且能够有效地抵御攻击。文章结构如下:第一章是绪论,主要对国内外现状做简单的综述及本论文的核心内容;第二章介绍混沌系统理论的基础知识;第三章是基于DNA序列的超混沌彩色图像的加密;第四章是基于最优解与二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密;第五章是对本论文的结论与展望。介绍论文研究中遇到的无法解决的问题及还没有考虑到的因素,及日后需要完善的地方。